<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Installation à rayons X dont le tube à rayons X est alimenté par un condensateur.
On sait que l'utilisation d'un condensateur permet de faire des prises de vues radiographiques de courte durée avec une puissance électrique très élevée tout en évitant une charge excessive du réseau d'alimentation disponible. On charge le condensateur à la tension élevée prédéterminée avec un faible courant de charge. La durée de charge peut s'ten- dre sur un grand nombre de périodes du courant alternatif nécessaire à l'alimentation du transformateur de haute ten- sion et elle peut atteindre un grand nombre de secondes. La durée de la décharge active dépend de l'intensité du courant de chauffage du tube à rayons X et de la tension du conden- sateur au début de la décharge.
La décharge peut se produire
<Desc/Clms Page number 2>
avec une intensité de courant supérieure d'un très grand multiple à l'intensité du courant de charge du condensateur et permet donc de faire une radiographie avec un nombre de milliampères-secondes très élevé, limité seulement par la puissance du tube à rayons X et dans un laps de temps très court.
Un inconvénient de la décharge du condensateur con- siste en l'abaissement de la tension au cours de la décharge.
La tension V du condensateur qui est proportionnelle à la charge Q accumulée dans le condensateur et qui est égale à Q/C,
C C étant la capacité du condensateur, décroît proportionnel- lement à la diminution de la charge Q. Si la tension au début de la décharge du condensateur a la valeur E, elle varie avec le temps t au cours de la décharge à travers une résis- tance constante R conformément à l'équation:
V = E. e - t/CR
La Fig. 1 du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple, montre un exemple de la variation de la tension au cours de la décharge d'un condensateur à travers une résis- tance constante. Dans le but de maintenir dans des limites prédéterminées la variation de tension lors de la prise de vue, on peut accroître la capacité du condensateur. La tan- gente EP au point V = E de la courbe de tension coupe un morceau OP = CR de l'axe des temps.
Si l'on accroît donc C, OP augmente, de sorte que la courbure de la courbe est moins forte et la tension tombe moins rapidement. Moins on veut ad- mettre de variation de tension au cours d'une prise de vue de durée donnée avec un nombre prédéterminé de milliampères- secondes, plus la capacité du condensateur doit être grande.
En tout cas, ce n'est qu'une partie faible de l'énergie accu-¯ mulée dans le condensateur qui peut participer à l'émission
<Desc/Clms Page number 3>
des rayons. La majeure partie reste dans le condensateur si le tube est mis hors circuit en temps.utile ou disparait sans être utilisée si le tube n'est pas mis hors circuit.
Un moyen connu d'améliorer la forme de la courbe de tension consiste à utiliser un second accumulateur d'éner- gie. Ainsi, par exemple, on sait qu'on peut monter en série a- vec le tube une bobine de réactance ayant des dimensions telles qu'au début de la décharge elle absorbe la tension et accumule une partie de l'énergie, fournie par le condensateur avec un nombre de watts décroissant pour la transmettre au tube lorsque la tension du tube s'est accrue jusqu'à une valeur ,égale à la tension du condensateur. On assure ainsi à la courbe de la tension du tube une partie ascendante et une partie descendante entre lesquelles il existe un point où la courbe est tangente à une ligne parallèle à l'axe des temps.
Dans ce cas, la courbe comporte au moins une partie où la tension ne varie pas excessivement du fait que tant à gauche qu'à droite du sommet la tension a les mêmes valeurs.
L'invention procure un moyen de mieux utiliser la capacité d'énergie du condensateur. Suivant l'invention, on monte en série avec le tube une impédance qui, à l'opposé de la bobine de réactance bien connue, est un consommateur d'é- nergie. Ce dernier absorbe une partie de la tension du con- densateur et détruit aussi une partie de l'énergie accumulée.
La résistance de ce consommateur d'énergie est réglée en fonction de la tension du condensateur de telle façon que la partie de la tension qu'elle absorbe aille en diminuant lorsque la décharge du condensateur se poursuit et que la tension du tube à rayons X continue à être pratiquement constante tant que la tension du condensateur dépasse une valeur donnée.
Pour constituer le consommateur d'énergie on utilise,
<Desc/Clms Page number 4>
de préférence, un tube à décharge à commande par grille dési- gné ci-après sous le nom de "tube à commande". Il en résulte entre autres l'avantage de pouvoir régler facilement et sans inertie la résistance du consommateur d'énergie. De plus, on peut utiliser le tube pour faire s'écouler et couper le cou- rant de décharge.
Après avoir été amplifiées par le tube à commande qui fonctionne en amplificateur de courant continu, les va- riations de tension du tube à rayons X sont transmisesà la partie du circuit mise en série avec le tube à rayons X, ou en d'autres termes lorsque la tension du condensateur décroit, la tension du tube à commande diminue dans une'grande mesure, tandis que la tension du tube à rayons X ne diminue que lé- gèrement.
De préférence, on relie la grille du tube à commande à travers une source de tension de polarisation positive cons- tante à un point dont la différence de potentiel par rapport à la cathode du tube à commande est négative et varie dans le même sens que la tension du tube à rayons X. Ceci permet de choisir à volonté dans des limites étendues la tension du tube à rayons X lorsque la tension de polarisation positive ou le rapport entre la tension auxiliaire négative et la tension du tube, ou encore ces deux valeurs, sont réglables.
On obtient le rapport optimum entre l'énergie con- sommée par le tube à rayons X et l'énergie accumulée dans le condensateur lorsque la tension du condensateur est égale au double de la tension du tube. C'est pourquoi la tension à laquelle le condensateur est chargé doit, de préférence, être égale au double de la valeur moyenne des tensions entre les- quelles la tension du tube varie.
La fig. 2 du dessin représente la tension du con- densateur en fonction du nombre de milliampéres-secondes.
<Desc/Clms Page number 5>
Lorsque Q1 est la charge du condensateur au début de la décharge, la charge Q qui est présente au bout d'un temps t = C V = Q1 - # idt. Le rapport entre la tension du conden- sateur et le nombre de milliampères-secondes est donc linéai- re. La ligne droite SU représente la variation de la tension en fonction du nombre de milliampères-secondes.
Lorsque la tension-du tube ER, maintenue pratique- ment constante conformément à l'invention, est égale à OE1, le rectangle OE1X1M1 indique l'énergie consommée par le tube pour une tension constante. Lorsque OE1 = 1/2 OS, cette énergie est égale à 5@ % de la capacité d'énergie totale du condensateur.
Le demi-cercle dont le centre est désigné par M1 et le rayon par M1O représente en fonction des milliampères-secondes l'énergie disponible. Si, pour une valeur initiale prédéter- minée @S de la tension du condensateur, la tension du tube est, par exemple, OE2, le rectangle OE2X2M2 est une mesure de l'énergie utile. Si la tension du tube est OE3, l'énergie est O3X3M3. Les ordonnées M2N2 et M3N3 pour idt = OM2 etOM3 respectivement sont proportionnelles aux volumes de ces rec- tangles. Sur la figuré,, M2N2 est choisie égale à M2N3. Pour deux tensions de tube différentes E2 et E3 on peut donc pren- dre des vues radiographiques avec un nombre identique de watts-secondes.
Si la tension du tube est E1,1' énergie représentée par le triangle E1X1S est annihilée dans le condensateur mis en série et l'énergie représentée par le triangle X1M1U reste dans le condensateur si le courant du tube est coupé en temps utile. Pour la prise de vue radiographique suivante il suffit @ alors de transmettre l'énergie OM1X1S au condensateur.
Les avantages de l'installation qui fait l'objet de l'invention ressortent notamment de la figure 3. Cette figure donne une comparaison entre une installation sans consommateur réglant le courant et une installation conforme à l'invention*
<Desc/Clms Page number 6>
Supposons que la tension du tube ne doive pas décroitre de plus de 20 % au cours de la prise de vue radiographique. On peut alors utiliser un condensateur ayant une capacité Ci = OL/OG et, lorsque la tension de OG a atteint la valeur KH = 0,8 OG, on peut interrompre le courant. On a alors consommé la partie OKHG de la dite capacité d'énergie OLG du condensateur, c'est-à-dire 36 %.
Suivant l'invention, on peut utiliser un condensateur ayant une capacité bien inférieure, par exemple une capacité C2 = OB/OA = 0,2 Cl, et le charger à la tension OA. On a choisi cette tension égale à OG + KH. Si dans ce cas la tension du tube est réglée à 0F = 1/2OA, de sorte qu'elle a la même valeur que la tension moyenne du tube dans le premier cas, on utilise utilement 50 % de la capacité d'énergie OBA du condensateur et le nombre de watts-secondes de la prise de vue radiographi- que est identique dans les deux cas.
Si, par exemple, la capacité C2 = 4 F et la ten- sion OA = 100 kV, la capacité d'énergie totale du condensateur est de 20 kW sec. Pour une tension du tube de 50 kV on en utilise utilement 10 kW sec. Pour obtenir la même énergie avec une tension non maintenue constante dont la valeur initiale est de 55 kV et la valeur finale de 45 kV, le con- densateur doit avoir une capacité de 20 F et on doit y accu- muler 28 kW sec.
L'invention offre donc ces avantages que la tension du tube devient plus favorable parce qu'elle s'abaisse re- lativement peu au cours de la prise radiographique, que l'é- nergie à fournir par le réseau de distribution peut être inférieure et surtout qu'on n'a besoin que d'une capacité bien moindre pour prendre des vues radiographiques avec un nombre prédéterminé de watts-secondes.
<Desc/Clms Page number 7>
Le dispositif de mise en charge peut se trouver séparé du tube à rayons-X au cours de la décharge du conden- sateur. Les figs. 2 et 3 se rapportent à ce cas.
Au cours de la décharge, la tension du condensa- teur décroît rapidement. Il en résulte que la tension du tube à rayons X s'abaisse. La tension de grille du tube à commande devient peu à peu moins négative et lorsque la tension du condensateur V a atteint une valeur seulement peu supérieure encore à ER, la conductibilité du tube à commande commence à croître sensiblement. La tension encore présente revient alors presque entièrement au tube à rayons X. En général, on n'utilisera pas cette partie de la déchar- ge du condensateur pour la prise de vue radiographique parce'que la tension du tube à rayons X tombe alors rapide- ment à une valeur assez faible pour que le tube cesse de fonctionner en tant que source de rayons. C'est pourquoi on mettra le tube hors circuit le plus souvent auparavant.
Le dispositif de mise en charge peut aussi conti- nuer à être relié au tube. Dans ce cas, on peut augmenter la résistance interne du tube à rayons X, de sorte que la chute de potentiel dans le dispositif d'alimentation conti- nue à être assez petite pour que, dans la condition d'équili- bre qui est établie, lorsque le condensateur recueille dans chaque période du courant alternatif autant de charge de la source de courant qu'il en fournit au tube, la tension du tube soit suffisante pour émettre des rayons X.
Si la résistance interne du tube à rayons X n'est pas augmentée au cours de la décharge du condensateur et lorsqu'une grande partie de l'énergie accumulée dans le con- densateur a été consommée, il s'établit en général une con- dition d'équilibre pour laquelle la tension est trop faible
<Desc/Clms Page number 8>
pour la production de rayons X, puisqu'on utilise un con- densateur pour qu'il suffise d'un dispositif d'alimentation relativement faible qui, lorsqu'il débite dans une faible résistance, consomme en majeure partie dans sa résistance interne elle-même la force électromotrice engendrée.
Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de couper le courant rapi- dement pour autant que le dispositif de mise en charge puis- se résister à la charge due à la faible résistance du tube à rayons X, fonctionnant en court-circuit, et que le réseau ne soit pas chargé excessivement.
La Fig. 4 représente un mode de réalisation du montage d'un dispositif conforme à l'invention dans lequel le dispositif d'alimentation continue à être relié au tube à rayons X au cours de la décharge du condensateur. Le trans- formateur de haute tension 1 dont seul l'enroulement secon- daire est représenté, met en charge les condensateurs 4 et 5 par l'intermédiaire de soupape 2 et 3 (de préférence des tubes à cathode à incandescence). Ces condensateurs peuvent se décharger à travers le tube à rayons X 6 et le tube trio- de 7 mis en série avec ce dernier et servant de tube à commande. La cathode 8 du tube 7 est reliée à l'anode 9 du tube à rayons X 6 à travers une bobine de réactance 10 qui sert à éviter un percement disruptif du tube. Une résistance 11 relie l'anode 9 à la cathode 12 du tube à rayons X.
Les circuits de chauffage pour les cathodes à incandescence 8 et 12 et pour les cathodes à incandescence des soupapes 2 et 3 ne sont pas représentés sur le dessin.
La grille 13 du tube à commande 7 est reliée à une dérivation 17 de la résistance 11 à travers une résistance 14, une source de tension de polarisation positive constan- te 15 et un interrupteur 16.
<Desc/Clms Page number 9>
On suppose que E est la tension du tube et E la n tension qui existe entre l'anode 9 et le point 17. Si la ten- sion de la source 15 est désignée par G, la tension de grille du tube 7 est égale à g - E. La tension du tube peut être ex- primée par la formule suivante:
E = (g + VD) n 1 + n D
D étant la valeur réciproque du facteur d'amplifica- tion du tube 7 (D = (1 @) et V étant la tension qui fact. d'ampl existe entre l'anode 18 du tube à commande et la cathode 12 du tube à rayons X. Si l'on fait en sorte que VD soit très faible par rapport à g, E est à peu près constante. Le plus souvent, nD sera petite en proportion de 1. Dans ce cas, E est à peu près proportionnelle à n.
Lorsqu'on suppose que la tension à circuit ouvert du transformateur 1 vaut 0,5 V1, la tension V qui existe entre la cathode 18 et l'anode 12 et qui est la valeur initiale de la charge est à peu près égale à V1. Une partie ER en revient au tube à rayons X, cette partie atteignant, par exemple, 50 % de V1.
Les variations de la tension lorsqu'on fait s'écou- ler le courant de décharge dépendent de l'intensité du cou- rant du tube à rayons X. Si cette intensité du courant est suffisamment faible, il s'établit une condition d'équilibre pour laquelle la tension V du condensateur est toujours su- périeure à ER et la tension E du tube à rayons X continue à être à peu près égale à ER. On peut mettre à profit cette condition pour faire des radioscopies ou pour prendre des vues radiographiques de durée assez longue avec une faible puissance et une tension ER susceptible d'être réglée à volonté.
<Desc/Clms Page number 10>
Si, cependant, on règle l'intensité du courant du tube à une valeur pour laquelle la perte de tension du dispo- sitif de mise en charge dépasse la différence entre V et ER, il est recueilli des condensateurs, aussi longtemps que la tension du condensateur est supérieure à ER, une charge su- périeure à celle qui leur est transmise par le dispositif de mise en charge et la tension du condensateur s'abaisse.
Tant que V est encore sensiblement supérieure à ER, la tension E reste pratiquement constante. Moins il y a de différence entre V et ER, plus E décroft. De ce fait, la tension de po- larisation de grille négative recueillie du potentiomètre 11 décroît sensiblement et la conductibilité du tube 7 s'accroît, de sorte que la tension E ainsi que la tension du condensateur finissent par atteindre une valeur inférieure à ER, qui est d'autant plus petite que l'intensité du courant du tube réglée est plus grande et peut être assez petite pour que l'émission de rayons X soit interrompue.
L'interrupteur 16 qui peut être ouvert par une bobine 19 est prévu pour interrompre le courant qui parcourt le tube à rayons X. Pour l'excitation de la bobine 19 on peut avoir prévu un dispositif à fonctionnement automatique tel que, par exemple, un interrupteur à temps ou un relais à mil- liampère-secondes. Aussitôt que l'interrupteur 16 est ouvert, la grille du tube à commande, qui est reliée à la dérivation 17 à travers une source de tension de polarisation négative 20 et une forte résistance 21, devient négative. Le tube à com- mande n'est alors plus conducteur de l'électricité et le cou- rant est interrompu. Le nombre de milliampère-secondes peut ainsi être limité à volonté.
On peut utiliser les valves que comprend le circuit de charge, de préférence, pour éviter une surcharge du réseau
<Desc/Clms Page number 11>
ou du transformateur, de sorte qu'elles limitent la capacité de charge par leur courant de saturation. On règle alors le chauffage de la cathode à incandescence des valves de telle façon que, même dans le cas d'un court-circuit des condensateurs ou lorsque les condensateurs ne sont pas chargés, ces valves absorbent un courant qui ne soit pas supérieure à la valeur qui correspond à la charge maximum admissible du réseau ou du transformateur.
Dans ce cas, il peut y avoir avantage à entourer les soupapes d'un écran absorbant les rayons X, parce que, lorsque le point de satu- ration a été atteint, la tension des soupapes peut croftre à une valeur pour laquelle un rayonnement appréciable a lieu.
Pour obtenir directement du réseau une charge de cou- rant supérieure à celle qui peut être fournie par le disposi- tif de mise en charge pour une tension utile du tube aussi bien qu'une fourniture active de courant, on peut augmenter la résistance du tube à rayons X au cours de la décharge du condensateur et déplacer ainsi l'équilibre vers une tension supérieure E pour laquelle des rayons X utilisables sent engendrés.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF INVENTION X-ray installation in which the X-ray tube is supplied by a capacitor.
It is known that the use of a capacitor makes it possible to take short-term radiographic images with very high electrical power while avoiding an excessive load on the available supply network. The capacitor is charged to the predetermined high voltage with a low charging current. The charging time can extend over a large number of periods of the alternating current required to supply the high voltage transformer and can reach a large number of seconds. The duration of the active discharge depends on the intensity of the heating current of the x-ray tube and the capacitor voltage at the start of the discharge.
Discharge may occur
<Desc / Clms Page number 2>
with a current intensity greater by a very large multiple of the intensity of the capacitor charging current and therefore makes it possible to make an X-ray with a very high number of milliampere-seconds, limited only by the power of the X-ray tube and in a very short period of time.
One disadvantage of discharging the capacitor is that the voltage is lowered during the discharge.
The voltage V of the capacitor which is proportional to the charge Q accumulated in the capacitor and which is equal to Q / C,
CC being the capacitance of the capacitor, decreases proportional to the decrease in charge Q. If the voltage at the start of the capacitor discharge has the value E, it varies with time t during discharge through a resistor. constant tance R according to the equation:
V = E. e - t / CR
Fig. 1 of the accompanying drawing, given by way of example, shows an example of the variation of the voltage during the discharge of a capacitor through a constant resistance. In order to keep the voltage variation during shooting within predetermined limits, the capacitance of the capacitor can be increased. The EP tangent at point V = E of the voltage curve intersects a piece OP = CR of the time axis.
If we therefore increase C, OP increases, so that the curvature of the curve is less strong and the voltage falls less rapidly. The less voltage variation we want to allow during a shot of a given duration with a predetermined number of milliampere-seconds, the greater the capacitance of the capacitor must be.
In any case, it is only a small part of the energy accumulated in the capacitor which can participate in the emission
<Desc / Clms Page number 3>
rays. Most of it remains in the capacitor if the tube is turned off in useful time or goes unused if the tube is not turned off.
One known means of improving the shape of the voltage curve consists in using a second energy accumulator. Thus, for example, we know that it is possible to mount in series with the tube a reactance coil having dimensions such that at the start of the discharge it absorbs the voltage and accumulates part of the energy, supplied by the capacitor with a decreasing number of watts to transmit it to the tube when the voltage of the tube has increased to a value, equal to the voltage of the capacitor. This ensures that the tube tension curve has an ascending part and a descending part between which there is a point where the curve is tangent to a line parallel to the time axis.
In this case, the curve includes at least a part where the tension does not vary excessively because both to the left and to the right of the top the tension has the same values.
The invention provides a means of better utilizing the energy capacity of the capacitor. According to the invention, an impedance is mounted in series with the tube which, unlike the well-known reactance coil, is an energy consumer. The latter absorbs part of the capacitor voltage and also destroys part of the accumulated energy.
The resistance of this energy consumer is adjusted according to the voltage of the capacitor in such a way that the part of the voltage that it absorbs decreases as the discharge of the capacitor continues and the voltage of the x-ray tube continues. to be practically constant as long as the voltage of the capacitor exceeds a given value.
To constitute the energy consumer we use,
<Desc / Clms Page number 4>
preferably a grid-controlled discharge tube hereinafter referred to as a "control tube". Among other things, this results in the advantage of being able to easily adjust the resistance of the energy consumer without inertia. In addition, the tube can be used to flow and shut off the discharge current.
After being amplified by the control tube which functions as a direct current amplifier, the voltage variations of the x-ray tube are transmitted to the part of the circuit put in series with the x-ray tube, or in other words as the capacitor voltage decreases, the control tube voltage decreases to a large extent, while the x-ray tube voltage decreases only slightly.
Preferably, the grid of the control tube is connected through a source of constant positive bias voltage at a point whose potential difference with respect to the cathode of the control tube is negative and varies in the same direction as the voltage. voltage of the x-ray tube. This makes it possible to choose at will, within wide limits, the voltage of the x-ray tube when the voltage of positive polarization or the ratio between the negative auxiliary voltage and the voltage of the tube, or even these two values, are adjustable.
The optimum ratio is obtained between the energy consumed by the x-ray tube and the energy stored in the capacitor when the voltage of the capacitor is equal to twice the voltage of the tube. This is why the voltage to which the capacitor is charged should preferably be equal to twice the average value of the voltages between which the voltage of the tube varies.
Fig. 2 of the drawing shows the capacitor voltage as a function of the number of milliampere-seconds.
<Desc / Clms Page number 5>
When Q1 is the charge of the capacitor at the start of the discharge, the charge Q which is present after a time t = C V = Q1 - # idt. The relationship between the voltage of the capacitor and the number of milliampere-seconds is therefore linear. The straight line SU represents the variation of the voltage as a function of the number of milliampere-seconds.
When the voltage of the tube ER, kept substantially constant in accordance with the invention, is equal to OE1, the rectangle OE1X1M1 indicates the energy consumed by the tube for a constant voltage. When OE1 = 1/2 OS, this energy is equal to 5 @% of the total energy capacity of the capacitor.
The semi-circle, the center of which is designated by M1 and the radius by M1O, represents the available energy as a function of milliampere-seconds. If, for a predetermined initial value @S of the capacitor voltage, the tube voltage is, for example, OE2, the rectangle OE2X2M2 is a measure of the useful energy. If the tube voltage is OE3, the energy is O3X3M3. The ordinates M2N2 and M3N3 for idt = OM2 and OM3 respectively are proportional to the volumes of these rectangles. In the figure, M2N2 is chosen equal to M2N3. For two different tube voltages E2 and E3 it is therefore possible to take radiographic views with an identical number of watt-seconds.
If the voltage of the tube is E1,1 the energy represented by the triangle E1X1S is annihilated in the capacitor put in series and the energy represented by the triangle X1M1U remains in the capacitor if the current of the tube is cut in good time. For the next X-ray image, it is then sufficient @ to transmit the OM1X1S energy to the capacitor.
The advantages of the installation which is the subject of the invention emerge in particular from FIG. 3. This figure gives a comparison between an installation without consumer regulating the current and an installation in accordance with the invention *
<Desc / Clms Page number 6>
Suppose the tube voltage should not decrease by more than 20% during the X-ray image. It is then possible to use a capacitor having a capacity Ci = OL / OG and, when the voltage of OG has reached the value KH = 0.8 OG, the current can be interrupted. The OKHG part of the said OLG energy capacity of the capacitor was then consumed, that is to say 36%.
According to the invention, it is possible to use a capacitor having a much lower capacity, for example a capacity C2 = OB / OA = 0.2 Cl, and charge it to the voltage OA. We chose this voltage equal to OG + KH. If in this case the tube voltage is set to 0F = 1 / 2OA, so that it has the same value as the average tube voltage in the first case, 50% of the OBA energy capacity of the tube is usefully used. capacitor and the number of watt-seconds of the X-ray image is identical in both cases.
If, for example, the capacitance C2 = 4 F and the voltage OA = 100 kV, the total energy capacity of the capacitor is 20 kW sec. For a tube voltage of 50 kV, 10 kW sec is usefully used. To obtain the same energy with a voltage not maintained constant whose initial value is 55 kV and the final value of 45 kV, the capacitor must have a capacity of 20 F and we must accumulate 28 kW sec.
The invention therefore offers these advantages that the tension of the tube becomes more favorable because it drops relatively little during the radiographic taking, that the energy to be supplied by the distribution network can be lower and especially since you only need a much smaller capacity to take X-ray images with a predetermined number of watt-seconds.
<Desc / Clms Page number 7>
The charging device may become separated from the x-ray tube during the discharge of the capacitor. Figs. 2 and 3 relate to this case.
During the discharge, the voltage of the capacitor decreases rapidly. As a result, the tension of the x-ray tube is lowered. The gate voltage of the control tube gradually becomes less negative and when the voltage of the capacitor V has reached a value only slightly higher than ER, the conductivity of the control tube begins to increase appreciably. The voltage still present then returns almost entirely to the x-ray tube. In general, this part of the capacitor discharge will not be used for the X-ray image because the voltage of the x-ray tube then drops rapidly. - ment to a value low enough for the tube to cease to function as a source of rays. This is why the tube will be switched off most often beforehand.
The loading device can also continue to be connected to the tube. In this case, the internal resistance of the x-ray tube can be increased, so that the potential drop in the power supply device continues to be small enough that, under the equilibrium condition which is established , when the capacitor collects in each period of the alternating current as much charge from the current source as it supplies to the tube, the voltage of the tube is sufficient to emit X-rays.
If the internal resistance of the x-ray tube is not increased during the discharge of the capacitor and when a large part of the energy stored in the capacitor has been consumed, there is usually a con- equilibrium condition for which the voltage is too low
<Desc / Clms Page number 8>
for the production of x-rays, since a capacitor is used to suffice a relatively weak power supply device which, when discharged into a low resistance, consumes most of its internal resistance itself. even the generated electromotive force.
In this case, it is not necessary to cut off the current quickly as long as the charging device can withstand the load due to the low resistance of the x-ray tube, operating in short circuit, and that the network is not overloaded.
Fig. 4 shows an embodiment of the assembly of a device according to the invention in which the supply device continues to be connected to the X-ray tube during the discharge of the capacitor. The high voltage transformer 1, of which only the secondary winding is shown, charges the capacitors 4 and 5 via valves 2 and 3 (preferably incandescent cathode tubes). These capacitors can discharge through the x-ray tube 6 and the triode tube 7 placed in series with the latter and serving as a control tube. The cathode 8 of the tube 7 is connected to the anode 9 of the X-ray tube 6 through a reactance coil 10 which serves to prevent disruptive piercing of the tube. A resistor 11 connects the anode 9 to the cathode 12 of the x-ray tube.
The heating circuits for the incandescent cathodes 8 and 12 and for the incandescent cathodes of the valves 2 and 3 are not shown in the drawing.
The grid 13 of the control tube 7 is connected to a branch 17 of the resistor 11 through a resistor 14, a constant positive bias voltage source 15 and a switch 16.
<Desc / Clms Page number 9>
Assume that E is the voltage of the tube and E is the n voltage that exists between the anode 9 and point 17. If the voltage of the source 15 is denoted by G, the grid voltage of the tube 7 is equal to g - E. The tube tension can be expressed by the following formula:
E = (g + VD) n 1 + n D
D being the reciprocal value of the amplification factor of tube 7 (D = (1 @) and V being the voltage which factor of amplification exists between the anode 18 of the control tube and the cathode 12 of the control tube. X-rays. If we make VD very small with respect to g, E is roughly constant. Most often, nD will be small in proportion to 1. In this case, E is roughly proportional to not.
Assuming that the open circuit voltage of transformer 1 is 0.5 V1, the voltage V which exists between cathode 18 and anode 12 and which is the initial value of the load is approximately equal to V1. An ER part returns to the X-ray tube, this part reaching, for example, 50% of V1.
The variations in voltage when the discharge current is made to flow depend on the strength of the current in the x-ray tube. If this current strength is sufficiently low, a condition of is established. equilibrium for which the voltage V of the capacitor is always greater than ER and the voltage E of the x-ray tube continues to be approximately equal to ER. This condition can be used to make fluoroscopies or to take radiographic views of fairly long duration with low power and an ER voltage which can be adjusted at will.
<Desc / Clms Page number 10>
If, however, the intensity of the tube current is adjusted to a value at which the voltage drop of the charging device exceeds the difference between V and ER, it is collected from the capacitors, as long as the voltage of the charging device. capacitor is greater than ER, a charge greater than that transmitted to them by the charging device, and the voltage of the capacitor is lowered.
As long as V is still significantly greater than ER, the voltage E remains practically constant. The less difference there is between V and ER, the more E decreases. As a result, the negative gate polarization voltage collected from the potentiometer 11 decreases appreciably and the conductivity of the tube 7 increases, so that the voltage E as well as the voltage of the capacitor eventually reach a value lower than ER, which is the smaller the greater the intensity of the tube current set and may be small enough that the X-ray emission is interrupted.
The switch 16 which can be opened by a coil 19 is provided to interrupt the current flowing through the X-ray tube. For the excitation of the coil 19 it is possible to provide an automatically operating device such as, for example, a time switch or a miliampere-second relay. As soon as switch 16 is opened, the gate of the control tube, which is connected to lead 17 through a negative bias voltage source 20 and a strong resistor 21, becomes negative. The control tube is then no longer a conductor of electricity and the current is interrupted. The number of milliampere-seconds can thus be limited at will.
The valves included in the load circuit can be used, preferably, to avoid overloading the network.
<Desc / Clms Page number 11>
or transformer, so that they limit the load capacity by their saturation current. The heating of the incandescent cathode of the valves is then regulated in such a way that, even in the event of a short circuit of the capacitors or when the capacitors are not charged, these valves absorb a current which is not greater than the value which corresponds to the maximum admissible load of the network or the transformer.
In this case, it may be advantageous to surround the valves with an X-ray absorbing screen, because, when the saturation point has been reached, the tension of the valves may increase to a value at which appreciable radiation. takes place.
In order to obtain a higher current load directly from the network than that which can be provided by the charging device for a useful voltage of the tube as well as an active supply of current, the resistance of the tube can be increased. X-ray during the discharge of the capacitor and thus shifting the equilibrium to a higher voltage E at which usable X-rays are generated.